机械波和机械振动

1、机械波和机械振动一.机械振动物体(或物体的一部分)在某一中心位置附近所做的往复运动，叫做机械振动。产生机械振动的条件：受回复力作用；摩擦阻力足够小.二.回复力使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力，回复力时刻指向平衡位置，回复力是以效果命名的力，它可能是几个力的合力，也可能是某一个力，还可能是某一个力的分力.应注意回复力不一定等于合外力，它是振动物体所受合外力在指向平衡位置方向上的分量.三.简谐运动物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动称为简谐运动.回复力特征：F=-kx.加速度a与位移x关系：a=-kx/m四.描述振动的物理量(1)位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的

2、有向线段，是矢量，其最大值等于振幅.(2)振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，它是描述振动强弱的物理量，是标量.(3)周期T：振动物体完成一次全振动所需的时间.(4)频率f：振动物体单位时间内完成全振动的次数.注意：振动中的位移是以平衡位置为初始位置的，某时刻振动物体的位移大小应小于或等于振幅.全振动是振动物体经过振动中的所有位置而回到初始位置的过程.周期和频率互为倒数，它们都是描述振动快慢的物理量，周期和频率是由振动物体本身的性质决定，与振幅大小无关，所以又叫固有周期和固有频率五.水平弹簧振子回复力的来源：弹簧的弹力就是回复力，表达式为F=-kx，其中k为弹簧的劲度系数.能量的转化关系：

3、不计阻力的情况下，振子的动能和弹簧的弹性势能相互转化，总能量保持不变.6.简谐运动图象(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律.注意振动图象不是质点的运动轨迹图7-29-1(2)特点：简谐运动的图象是正弦或(余弦)曲线.(3)作图：以横轴表示时间，纵轴表示位移，用平滑曲线连接各时刻对应的位移末端即可，如图7-29-1所示.注意：单位、标度.(4)应用：可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x.判断回复力，加速度的方向.六、单摆（图7-30-1）图7-30-1单摆：在一条不可伸长的、忽略质量的细线下端拴一质点，上端固定，构成的装置叫单摆.单摆振动可看做简谐运动的条件：最大摆角为10

4、0.回复力来源：重力沿切线方向的分力，当摆线最大偏角100时F回=mgsin=mgx/，F回和x成正比，比例系数k=mg/单摆的周期公式：T=2 ，式中摆长指悬点到小球球心的距离，g为单摆所在处的重力加速度.单摆的等时性；在以不同的振幅摆动时，单摆的振动周期不变即周期与振幅和振子的质量都没有关系.能量转化关系：在不计阻力的情况下，单摆在运动中摆球的动能和重力势能相互转化，总能量不变.应用：测重力加速度g=4 /T2； 计时器利用单摆的等时性.七、简谐运动的能量特点1.简谐运动是一种理想化振动模型，振动过程中，物体的机械能总量保持不变，振动的动能由振动的速度决定，振动的势能由振动的位移大小决定.

5、2.振动物体的机械能总量等于物体通过平衡位置时的最大动能，也等于物体到达最大位移处的最大势能，可以说振动物体的振幅越大机械能总量越大 图7-30-2八、机械波机械振动在介质中的传播形成机械波.机械波产生的条件：波源，介质.九、机械波的分类)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有波峰和波谷.纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有疏部和密部.十、机械波的特点(1)机械波传播的是振动形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动所有质点开始振动的方向与波

6、源开始振动的方向相同。十一、波长、波速和频率的关系波长：两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长，对于横波：相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长.对于纵波：相邻的两个密部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离等于一个波长.波速：波的传播速率叫波速.机械波的传播速率只与介质有关，在同一种均匀介质中，波速是一个定值，与波源无关.频率：波的频率始终等于波源的振动频率.波长、波速和频率的关系：v=f=/T十二、波动图像波动图象是表示在波的传播方向上，介质中各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移，当波源做简谐运动时，它

7、在介质中形成简谐波，其波动图象为正弦或余弦曲线.十三、由波的图象可获取的信息该时刻各质点的位移.质点振动的振幅A波长.图7-32-1若知道波的传播方向，可判断各质点的运动方向.如图7-32-1所示，设波向右传播，则1、4质点沿-y方向运动；2、3质点沿+y方向运动.若知道该时刻某质点的运动方向，可判断波的传播方向.如图7-32-1中若质点4向上运动，则可判定该波向左传播.若知波速v的大小。可求频率f或周期T，即f=1/T=v/.若知f或T，可求波速v，即v=f=/T若知波速v的大小和方向，可画出后一时刻的波形图，波在均匀介质中做匀速运动，t时间后各质点的运动形式，沿波的传播方向平移 x=vt2

8、、 专题专练12010·重庆·14一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实践和虚线所示，由图可确定这列波的A周期B波速C波长D频率答案：C2. 2010·天津·4一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为AA=1m f=5HZBA=0.5m f=5HZCA=1m f=2.5 HZDA=0.5m f=2.5 HZ答案：D3. 2010·全国卷·15一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则A波的周期为1sBx=0处的质点在t=0时向y轴负向运动

9、Cx=0处的质点在t= s时速度为0 Dx=0处的质点在t= s时速度值最大答案：AB4. 2010·上海物理·2利用发波水槽得到的水面波形如a,b所示，则（A）图a、b均显示了波的干涉现象（B）图a、b均显示了波的衍射现象（C）图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象（D）图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象答案：D5.（09·北京·17）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为。若在x=0处质点的振动图像如右图 所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为 （ ）答案：A6.（09·天津·8）某质点做简谐运动，其

10、位移随时间变化的关系式为xAsin，则质点 （ ）A.第1 s末与第3 s末的位移相同B.第1 s末与第3 s末的速度相同C.3 s末至5 s末的位移方向都相同D.3 s末至5 s末的速度方向都相同答案： AD7.（09·四川·19）图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.6 s时的波形图，波的周期T0.6 s，则 （ ）A.波的周期为2.4 sB.在t0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s，P点经过的路程为4mD.在t0.5s时，Q点到达波峰位置答案：D8.（09·福建·17）图甲为一列简谐横波在t=0.10

11、s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则 （ ）A.t=0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B.t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C.从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴正方向传播了6 mD.从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30 cm答案：AB9.（09·浙江·21）一列波长大于1m的横波沿着轴正方向传播，处在和的两质点、的振动图像如图所示。由此可知 （ ）A波长为mB波速为C末、两质点的位移相同D末点的振动速度大于点的振动速度答案：A10.（08全国16）一列

12、简谐横波沿x轴传播,周期为T.t=0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m,xb=5.5 m,则 ( )A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷B.t=T/4时,a质点正在向y轴负方向运动C.t=3T/4时,b质点正在向y轴负方向运动D.在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同答案： C11.（08重庆理综21）一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示,则( )A.该波的振幅可能是20 cm B.该波的波长可能是8.4 mC.该波的波速可能是10.5 m/s D.

13、该波由a传播到b可能历时7 s答案： D12.（08四川理综19）一列简谐横波沿直线传播,该直线上的a、b两点相距4.42 m.图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线.从图示可知 ( )A.此列波的频率一定是10 Hz B.此列波的波长一定是0.1 mC.此列波的传播速度可能是34 m/s D.a点一定比b点距波源近答案： AC13.（07全国卷15）一列简谐横波沿x轴负方向传播,波速v=4 m/s.已知坐标原点(x=0)处质点的振动图象如下图所示.在下列四幅图中能够正确表示t=0.15 s时波形图是 ( )答案： A14.（07天津理综21）如图所示,实线是沿x轴传播

14、的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2 s时刻的波形图.已知该波的波速是0.8 m/s,则下列说法正确的是( )A.这列波的波长是14 cm B.这列波的周期是0.125 sC.这列波可能是沿x轴正方向传播的 D.t=0时,x=4 cm处的质点速度沿y轴负方向答案： D15.（07四川理综20）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象.从该时刻起( )A.经过0.35 s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位 置的距离B.经过0.25 s时,质点Q的加速度大于质点P的加速度C.经过0.15 s,波沿x轴的正方向传播了3 mD.经

15、过0.1 s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向答案： AC16.（06上海10）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图(a)所示,一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间t第一次出现如图(b)所示的波形.则该波的( )A.周期为t,波长为8L B.周期为t,波长为8L C.周期为t,波速为12L/t D.周期为t,波速为8L/t答案： BC17.（05天津理综19）图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03 s时刻的波形图，x=1.2 m处的质点在t=0.03 s时刻向y轴正方向运动，则（ ）A.该波的频率可能是125 HzB.该波的波速可能是10 m/sC.t=0时x=1.4 m处质点的加速度方向沿y轴正方向D.各质点在0.03 s内随波迁移0.9 m 答案： A18. 上海市六校2010届高三第一次联考如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.6 s时的波形图，波的周期T0.6 s，则（ ）（A）波的周期为2.4 s（B）波的速度为 m/s（C）在t0.5s时，Q点到达平衡位置（D）在t0.5s时，Q点